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用Cisco Catalyst 3750系列交换机为Linux服务器集群提供千兆位互联

用Cisco Catalyst 3750系列交换机为Linux服务器集群提供千兆位互联

服务器集群市场的出现和发展速度极快,特别是Linux操作系统提供了出色的稳定性、互操作性和成本节约,更进一步推动了这一市场的发展。尽管Linux集群为机构提供了一种执行大型计算的经济有效的方法,其有效性极大程度上要依赖于集群中服务器间所用的互联类型。本白皮书阐述了用Cisco Catalyst 3750系列交换机为Linux服务器集群提供千兆位互联的具体优势。

将Cisco Catalyst 3750系列交换机作为互联的概述

新型Cisco Catalyst 3750系列交换机将业界领先的易用性和可堆叠交换机的最高永续性相结合,提高了LAN运行效率。此新产品系列是下一代桌面交换机的代表,采用了Cisco StackWise技术,一条32Gbps的堆栈互联允许客户一次一个交换机地构建一个统一、具高度永续性的交换系统。

服务器集群

Linux服务器集群是一组运行Linux的廉宜计算机,它们一起执行大规模的计算任务。集群中每个单独的Linux计算机被称为一个节点;有时它们也被定义为独立处理器或独立服务器。通过在这些节点间提供高速通信(如千兆位以太网),就可以对一个大型任务或多个任务进行划分,将各部分分配给每个单独节点。

因为大型机和超级计算机具备可靠性和强大计算能力,在服务器集群出现前,它们常用于执行这些大型任务。然而这种可靠性和计算能力的成本极高。除这些系统有巨大的初始成本外,向大型机或超级计算机添加容量也十分复杂和昂贵;这些大型系统需定制物理安装。

Linux服务器集群现提供了相同的优势,且没有任何大型机和超级计算机的缺点。凭借当今的技术,可构建一个强大的集群,包括显示屏和键盘在内,都可容纳于一个标准19英寸数据中心设备机架中。美国政府现在运行着已知的最大集群(超过5000个节点),未来服务器集群的规模和计算能力都将是无限的。

一般有两类Linux服务器集群。第一类是用于在多个节点上提供冗余数据的高可用性集群。这些集群提供了自动故障转换,以最大限度地减少或完全消除因系统故障而引发的停运。第二类是并行计算或高性能集群。这类集群用于涉及众多互相独立的计算的应用。有两种不同的并行计算集群类型,一种注重于功能,一种注重于吞吐率。

  • 功能集群处理需扩展至多个CPU的大型问题。在集群环境中解决部分这类问题时,要比在单一大型系统中解决这些问题高效经济的多。
  • 吞吐率集群在类似批处理的环境中运行多个任务(不同的应用或同一应用的多个部分)。

互联所用的介质对集群的有效性有极大影响。

集群互联

服务器集群使用多种不同介质类型来进行互联。它们提供的带宽量不同、延迟不同、总成本也不同。最常见的模式包括:

  1. 千兆位系统网络(GSN)——此互联方式提供了最高带宽(6.4Gbps)和最低延迟。GSN用于需最大带宽和最低延迟的集群中,如用于科学仿真的功能集群。对大多数传统集群来说,它过于昂贵。
  2. Myrinet——Myrinet与GSN相比,带宽低(2Gbps)、延迟高。尽管仍很昂贵,但价格低于GSN,因此更多地应用于传统集群。在快速以太网作为互联出现以前,它是传统集群应用的唯一选择。
  3. 千兆以太网/快速以太网——快速以太网是一种相对较为廉价的互联方式。因为使用快速以太网可节约大量成本,它已成为广为接受的互联协议。相对带宽要求较低且不需要低延迟的集群,包括许多吞吐率和高可用性集群,都发现快速以太网是最优秀、最经济的互联选择。

千兆以太网是集群互联的最新方式。它提供了出色的带宽(1Gbps)和可接受的延迟。千兆位以太网的成本已下降至几乎与快速以太网相同的水平——远比GSN或Myrinet低廉,这使千兆位以太网成为了一个可行的选择。凭借32Gbps Cisco StackWise互联,Cisco Catalyst 3750系列交换机成为了更具吸引力的选择。

将Cisco Catalyst 3750系列作为集群互联

与GSN和Myrinet系统相比,将Cisco Catalyst 3750系列交换机作为集群互联部署选项,会带来以下优势(表1)。

表1 思科 Catalyst 3750系列在Linux集群环境中的特性和优势
Cisco Catalyst 3750系列的特性 客户所获优势
高速32Gbps堆栈互联
  • 使用高性能Cisco StackWise技术
  • 允许来自几个千兆位以太网链路的数据同时通过堆栈传输至服务器
  • 在一个集群中安放更高密度的服务器
  • 更大的交换矩阵(通过堆栈上的几个多重结构,而非传统可堆叠交换机实现)
线速性能
  • 实现交换机低延迟
  • 线速性能,甚至带服务质量(QoS)和安全性
  • 满足互联的基本要求之一,即低延迟
  • QoS和安全性特性有助于确保迅速处理分组,同时添加实用功能
QoS和监管,对流量进行优先级划分
  • 如需要,对某些数据流优先处理
  • 如需要,将流量划分到不同路径中加以处理
堆栈上采用Cisco EtherChannel技术
  • 提供针对设备故障的保护
  • 为整个堆栈上的链路提供带宽添加和冗余性
  • 为网络核心提供冗余上行链路(图1)
更低成本
  • 采用快速以太网或千兆位以太网技术的Cisco Catalyst 3750系列交换机,提供了较GSN和Myrinet更为廉宜的集群互联解决方案
架构优势
  • Cisco Catalyst 3750系列中的48端口千兆位平台提供了4条小型可插拔(SFP)上行链路,将双冗余上行链路作为更高可用性优势
  • 堆栈电缆有各种长度,从0.5到3米不等(大约从1.5到10英尺),使堆栈能跨越多个机架部署,实现多堆栈汇聚

图1为一个可行的实施情形,其中采用Cisco Catalyst 3750系列堆栈作为Linux服务器的互联机制。

图1 采用Cisco Catalyst 3750系列的企业服务器集群

采用Cisco Catalyst 3750系列的企业服务器集群

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